CN104422806A - 电源侦测电路 - Google Patents

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Abstract

一种电源侦测电路，包括一与电子装置的电源模块相连的第一电压侦测模块、一与所述第一电压侦测模块相连的微控制单元及一与所述微控制单元相连的显示屏、一用于侦测所述电源模块的输出电压的电压侦测模块及一用于侦测所述电源模块的输出电流的电流侦测模块，所述第一电压侦测模块用于侦测输入给所述电源模块的交流电源是否存在跳火、电压突变等情况，所述电压侦测模块及所述电流侦测模块将侦测到的信号输出至所述微控制单元，所述微控制单元计算出所述电源模块的功率，所述显示模块显示所述电源模块的输出电压值、输出电流值及输出功率。本发明电源侦测电路能实时侦测所述电源模块输出至电子装置的功率，方便用户调节出电子装置节能的工作模式。

Description

电源侦测电路
技术领域
本发明涉及一种电源侦测电路。
背景技术
当使用者在使用电子产品时，如果电网处于不稳定的状态，则输入至电子产品的外接电源可能会存在过压的情形，易造成电子产品中元件的损坏。因此，利用电源侦测电路侦测电子产品的外接电源是否存在突变、跳火等情况很有必要。一传统的电源侦测电路包括一与电子产品的电源模块相连的电压跳变侦测模块、一与所述电压跳变侦测模块相连的微控制单元及一与所述微控制单元相连的显示屏，所述电压跳变侦测模块用于侦测所述电源模块接入的交流电压并产生一侦测信号输出给所述微控制单元，所述微控制单元根据侦测信号判别电子产品的外接电源是否存在突变、跳火等非正常的情况并将分析结果数据输出给显示屏显示。然而，上述电源侦测电路仅侦测电子产品的外接电源，未能侦测电子产品的功率，如果用户想通过调节电子产品的功能而选择节能的工作方式，因无法得知电子产品功耗的变化而不能据以实施。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种具有功率侦测及功率显示功能的电源侦测电路。
一种电源侦测电路，包括一与电子装置的电源模块相连的第一电压侦测模块、一与所述第一电压侦测模块相连的微控制单元及一与所述微控制单元相连的显示屏，所述第一电压侦测模块用于侦测输入给所述电源模块的交流电源是否存在电压突变、跳火的情况，所述电源侦测电路还包括一第二电压侦测模块及一电流侦测模块，所述第二电压侦测模块用于侦测所述电源模块的输出电压并产生一与电压相关的信号输出给所述微控制单元，所述电流侦测模块用于侦测所述电源模块的输出电流并产生一与电流相关的信号输出给所述微控制单元，所述微控制单元根据所述与电压相关的侦测信号及与电流相关的侦测信号计算出所述电源模块输出电压、输出电流及输出功率，所述显示屏显示所述电源模块的输出电压值、输出电流值及输出功率。
在一实施方式中，所述第二电压侦测模块包括一电压侦测单元及一与所述电压侦测单元相连的第一放大器，所述电压侦测单元对所述电源模块的输出电压信号进行整流滤波处理，所述第一放大器对所述电压侦测单元输出的信号进行放大处理后输出给所述微控制单元。
在一实施方式中，所述电压侦测单元包括一电容及两个二极管，所述电容与所述电源模块的输出端及该两二极管相连，该两二极管及电容对所述电源模块的输出电压信号进行整流滤波处理后输出至所述第一放大器。
在一实施方式中，所述电流侦测模块包括一与所述电源模块的交流电源输入端相连的变压器、一与所述变压器相连的电流侦测单元及一与所述电流侦测单元相连的第二放大器；所述变压器将所述电源模块的输入电流或输入电压按比例转换成输出电流或输出电压提供给所述电流侦测模块，所述电流侦测模块对所述变压器输出的信号进行整流滤波处理后输出至所述第二放大器，所述第二放大器对所述电流侦测模块输出的信号按预设的比例放大后输出至所述微控制单元。
在一实施方式中，所述变压器包括一初级绕组及一次级绕组，所述初级绕组与所述电源模块的交流电源输入端相连，所述次级绕组与所述电流侦测单元相连；所述电流侦测单元包括一电阻、至少一电容及两个二极管；所述电阻的两端分别与所述次级绕组的两输出端相连；该两二极管及该电容对所述变压器输出的信号进行整流滤波处理后输出至所述第二放大器。
在一实施方式中，所述第一电压侦测模块包括一电压转换电路及一与所述电压转换电路相连的晶体管开关电路，所述电压转换电路与所述电源模块的交流电源输入端相连，将输入至所述电源模块的交流电源进行整流、滤波及降压处理后输出至所述晶体管开关电路，所述晶体管开关电路与所述微控制单元相连。
在一实施方式中，所述电压转换电路包括多个电容及多个二极管，所述多个二极管及多个电容分别对所述互感器输出的信号进行整流和滤波处理后输出至所述第二放大器。
在一实施方式中，所述晶体管开关电路包括一第一三极管及一第二三极管，所述第一三极管的基极与所述电压转换电路的输出端相连，所述第一三极管的发射极与所述电源模块的输出端相连，所述第一三极管的集电极通过一第一电阻接地；所述第二三极管的基极通一第二电阻与所述第一三极管的集电极相连，所述第二三极管的集电极通过一第三电阻与所述电源模块的输出端相连，所述第二三极管的发射极接地。
在一实施方式中，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。
在一实施方式中，所述电源模组的输出端接有一电阻及与该电阻相连的晶体管开关，所述晶体管开关的导通或截止状态由所述微控制单元控制，所述微控制单元通过计算电阻的电压、电流校正所测的电源模组的输出功率。
与现有技术相比，上述电源侦测电路利用所述第一电压侦测模块侦测电子装置接入的交流电源是否存在突变、跳火等不稳定的情况，利用所述第二电压侦测模块侦测所述电源模块的输出电压，利用所述电流侦测模块侦测所述电源模块的输出电流，利用所述微控制单元计算出所述电源模块的输出功率，且利用所述显示屏实时显示所述功率，以方便用户调节出电子装置节能的工作模式。
附图说明
图1是本发明电源侦测电路一较佳实施方式的组成模块图。
图2是图1中电源侦测电路的具体电路图。
主要元件符号说明
电源模块 10
断电单元 11
开关元件 12
第一电压侦测模块 20
第二电压侦测模块 30
显示屏 40
MCU 50
桥式整流电路 U1
电源转换模组 U2
电压侦测单元 U5-1
第一放大器 U5-2
电压转换电路 U6-1
晶体管开关电路 U6-2
互感器 U7-1
初级绕组 61
次级绕组 62
电流侦测单元 U7-2
第二放大器 U7-3
电阻 R1~R8
二极管 D1~D10
电容 C1~C6
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，在本发明的一较佳实施方式中，一电源侦测电路包括一电源模块10、一第一电压侦测模块20、一第二电压侦测模块30、一显示屏40、一MCU （Micro Control Unit，微控制单元）50、一电流侦测模块60。所述电源模块10可将交流电源70的电压转换为直流电压为一电子负载供电，所述电子负载可以是液晶面板、显示器、电视等电子装置。
所述第一电压侦测模块20与所述电源模块10的交流电源输入端相连，用于侦测所述电源模块10接入的交流电压是否存在突变、跳火、不稳定等非正常的情况。所述第二电压侦测模块30与所述电源模块10的电压输出端相连，用于侦测所述电源模块10的输出电压。所述电流侦测模块60与所述电源模块10相连，用于侦测所述电源模块10的输出电流。所述第一电压侦测模块20、第二电压侦测模块30及电流侦测模块60均与所述MCU 50相连，从而将侦测到的电压信号、电流信号输出给所述MCU 50，所述MCU 50对接收到的信号进行运算处理后得出电源模块10的输出电压、输出电流及输出功率等数据，并将得出的数据输出给显示屏40，所述显示屏40即可显示电源模块10的交流输入电压情况、输出电压、输出电流、功率等信息。用户可根据显示屏40显示的功率调节电子负载的功能，例如当电子负载是一显示器时，调节显示器的亮度、对比度等与功耗有关的功能，显示器的功耗机即可发生变化，显示屏40显示的功率相应发生变化，如此可以调节出电子负载节能的工作模式。
请参阅图1及图2，在一实施方式中，所述电源模块10包括用于连接交流电源70的电源输入端L（火线接入端）及N（零线接入端）、一与所述电源输入端L及N相连的桥式整流电路U1、一与所述桥式整流电路U1相连的电源转换模组U2，所述电源转换模组U2可对经过整流后的交流电源进行滤波降压等处理后输出给电子负载。所述电源输入端N上连接一断电单元11，当所述第一电压侦测模块20侦测到交流电源70有过压、跳火等情况时，所述MCU 50输出信号使所述断电单元11切断电源，从而保护电子负载不被损坏。
所述第一电压侦测模块20包括一与所述电源模块10的电源输入端L及N相连的电压转换电路U6-1及一与所述电压转换电路U6-1相连的开关电路U6-2。所述电压转换电路U6-1包括有电容C1~C3及二极管D1~D4，所述二极管D1~D4对输入至所述电源模块10的交流电压进行整流处理，所述电容C1~C3对输入至所述电源模块10的交流电压进行滤波处理，所述开关电路U6-2根据所述电压转换电路U6-1输出的电压信号开启或关闭开关电路U6-2中的晶体管开关。在一实施方式中，所述电容C1~C2为降压电容。
所述开关电路U6-2包括一第一三极管Q1、一第二三极管Q2、一第三三极管Q3、二极管D5~D6及电阻R1~R5。在一实施例中，所述第一三极管Q1为PNP型三极管，所述第二三极管Q2及第三三极管Q3为NPN型三极管。当所述电压转换电路U6-1的输出电压大于节点A的输出电压时，所述二极管D6断开，所述第一三极管Q1截止，所述第二三极管Q2的基极通过电阻R1及R2对地，因此所述第二三极管Q2截止，所述第二三极管Q2的集电极输出高电平的信号给所述MCU 50。当所述电压转换电路U6-1的输入小于节点A的输出电压时，所述第一三极管Q1导通，所述第二三极管Q2的基极接高电平的信号，因此所述第二三极管Q2导通，所述第二三极管Q2的集电极输出低电平的信号给所述MCU 50。所述MCU 50根据分析所述开关电路U6-2输出的信号判断所述电源模块10所接的交流电源是否存在跳波、突变、不稳定等非正常情况。
所述MCU 50还可输出信号控制使三极管Q3导通或截止，三极管Q3导通时，能将使电容C3的残余电量放电，三极管Q3断开时，对电路中其它器件无影响。
所述第二电压侦测模块30包括一电压侦测单元U5-1及一与所述电压侦测单元U5-1相连的第一放大器U5-2，所述电压侦测单元U5-1包括一电容C4及二极管D7~D8，所述电容C4的一端与所述电源转换模组U2的输出端相连，另一端与二极管D8的正极及二极管D7的负极相连，二极管D7的正极接地，二极管D8的负极与所述第一放大器U5-2相连。二极管D7~D8及电容C4对所述电源转换模组U2的输出电压信号进行整流滤波处理后输出至所述第一放大器U5-2，所述第一放大器U5-2对所述电压侦测单元U5-1输出的信号按预设的比例放大后通过电阻R4输出至所述MCU 50，所述MCU 50根据所述第二电压侦测模块30输出的电压侦测信号得出所述电源模块10的输出电压。在一实施方式中，所述电容C4为降压电容。
所述电流侦测模块60包括一变压器U7-1、一与所述变压器U7-1相连的电流侦测单元U7-2及一与所述电流侦测单元U7-3相连的第二放大器U7-3。所述变压器U7-1包括一初级绕组61及一次级绕组62，所述初级绕组61的两端与所述电源模块10的交流电源输入端L及N相连，所述次级绕组62的两端与所述电流侦测单元U7-2相连。所述电流侦测单元U7-2包括一电阻R6、电容C5~C6及二极管D9~D10。所述电阻R6的两端分别与所述次级绕组62的第一输出端及第二输出端相连。所述电容C5的一端与所述次级绕组62的第一输出端相连，另一端与二极管D10的正极相连，二极管D10的负极与所述第二放大器U7-3相连；所述次级绕组62的第二输出端与二极管D9的正极均接地，二极管D9的负极与二极管D10的正极相连，电容C6的一端与二极管D10的负极相连，电容C6的另一端接地。当初级绕组61有电流通过时，次级绕组62中产生相应的电流并将电流信号转换为电压信号提供给所述电流侦测单元U7-2。二极管D9~D10及电容C5~C6对所述变压器U7-1输出的信号进行整流滤波处理后输出至所述第二放大器U7-3，所述第二放大器U7-3对所述电流侦测单元U7-2输出的信号按预设的比例放大后输出至所述MCU 50，所述MCU 50根据所述电流侦测模块60输出的侦测信号得出所述电源模块10的输出电流。
所述电源转换模组U2的输出端还通过一二极管D11连接至一电阻R8，所述电阻R8连接有一开关元件12。在一实施方式中，所述开关元件12为一三极管或场效应管，所述开关元件12的导通或断开状态由MCU 50控制。所述电阻R8可作为假负载，当开关元件12闭合时，MCU 50得出电阻R8的压降、电流及功率，作为MCU 50计算电子负载的耗电功率的参考，以减所测功率的误差。
所述MCU 50得出所述电源模块10的输出电压及输出电流后，可根据公式P=UI计算出所述电源模块10的输出功率。所述MCU 50将测得的电压、电流及功率等信息传送给所述显示屏40显示。当所述电源模块10所接的交流电源有跳火、过压等不稳定的情况时，所述MCU 50能发出控制信号使电源模块10关闭，防止损坏电路中的电子元件。当用户调节电子负载的功能时，例如调节显示器的亮度、对比度等与功耗相关的功能时，电子负载的功耗发生变化，且这种变化可通过显示屏40实时显示出来，方便用户观看在何种设置下能耗最低，且使用效果仍在可接受的范围内。在一实施方式中，所述MCU 50具有功率校正功能，如此可减少所测功率的误差。
在一实施方式中，所述电源模块10、所述第一电压侦测模块20、第二电压侦测模块30、显示屏40、MCU 50及电流侦测模块60可集成在一个电子装置内。
综上所述，上述电源侦测电路具有以下特点：1. 电源模组10输出的电压、电流及功率等信息可实时显示出来，方便用户调节电子负载节能的工作模式；2. 可实时侦测电子产品接入的交流电源是否有非正常的突变、跳火等现象；3. 所述MCU 50具有功率校正功能，以减少测得功率的误差。

Claims (10)

1.一种电源侦测电路，包括一与电子装置的电源模块相连的第一电压侦测模块、一与所述第一电压侦测模块相连的微控制单元及一与所述微控制单元相连的显示屏，所述第一电压侦测模块用于侦测输入给所述电源模块的交流电源是否存在电压突变、跳火的情况，其特征在于：所述电源侦测电路还包括一第二电压侦测模块及一电流侦测模块，所述第二电压侦测模块用于侦测所述电源模块的输出电压并产生一与电压相关的信号输出给所述微控制单元，所述电流侦测模块用于侦测所述电源模块的输出电流并产生一与电流相关的信号输出给所述微控制单元，所述微控制单元根据所述与电压相关的侦测信号及与电流相关的侦测信号计算出所述电源模块输出电压、输出电流及输出功率，所述显示屏显示所述电源模块的输出电压值、输出电流值及输出功率。
2.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于：所述第二电压侦测模块包括一电压侦测单元及一与所述电压侦测单元相连的第一放大器，所述电压侦测单元对所述电源模块的输出电压信号进行整流滤波处理，所述第一放大器对所述电压侦测单元输出的信号进行放大处理后输出给所述微控制单元。
3.如权利要求2所述的电源侦测电路，其特征在于：所述电压侦测单元包括一电容及两个二极管，所述电容与所述电源模块的输出端及该两二极管相连，该两二极管及电容对所述电源模块的输出电压信号进行整流滤波处理后输出至所述第一放大器。
4.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于：所述电流侦测模块包括一与所述电源模块的交流电源输入端相连的变压器、一与所述变压器相连的电流侦测单元及一与所述电流侦测单元相连的第二放大器；所述变压器将所述电源模块的输入电流或输入电压按比例转换成输出电流或输出电压提供给所述电流侦测模块，所述电流侦测模块对所述变压器输出的信号进行整流滤波处理后输出至所述第二放大器，所述第二放大器对所述电流侦测模块输出的信号按预设的比例放大后输出至所述微控制单元。
5.如权利要求4所述的电源侦测电路，其特征在于：所述变压器包括一初级绕组及一次级绕组，所述初级绕组与所述电源模块的交流电源输入端相连，所述次级绕组与所述电流侦测单元相连；所述电流侦测单元包括一电阻、至少一电容及两个二极管；所述电阻的两端分别与所述次级绕组的两输出端相连；该两二极管及该电容对所述变压器输出的信号进行整流滤波处理后输出至所述第二放大器。
6.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于：所述第一电压侦测模块包括一电压转换电路及一与所述电压转换电路相连的晶体管开关电路，所述电压转换电路与所述电源模块的交流电源输入端相连，将输入至所述电源模块的交流电源进行整流、滤波及降压处理后输出至所述晶体管开关电路，所述晶体管开关电路与所述微控制单元相连。
7.如权利要求6所述的电源侦测电路，其特征在于：所述电压转换电路包括多个电容及多个二极管，所述多个二极管及多个电容分别对所述互感器输出的信号进行整流和滤波处理后输出至所述第二放大器。
8.如权利要求7所述的电源侦测电路，其特征在于：所述晶体管开关电路包括一第一三极管及一第二三极管，所述第一三极管的基极与所述电压转换电路的输出端相连，所述第一三极管的发射极与所述电源模块的输出端相连，所述第一三极管的集电极通过一第一电阻接地；所述第二三极管的基极通一第二电阻与所述第一三极管的集电极相连，所述第二三极管的集电极通过一第三电阻与所述电源模块的输出端相连，所述第二三极管的发射极接地。
9.如权利要求8所述的电源侦测电路，其特征在于：所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。
10.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于：所述电源模组的输出端接有一电阻及与该电阻相连的晶体管开关，所述晶体管开关的导通或截止状态由所述微控制单元控制，所述微控制单元通过计算电阻的电压、电流校正所测的电源模组的输出功率。
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